Распределение кальция в организме

Содержание кальция в организме человека составляет около 1 кг. 99 % кальция локализовано в костях, где вместе с фосфатом он образует кристаллы гидроксиапатита, составляющие неорганический компонент скелета. Большая часть кальция кости не может свободно мигрировать во внеклеточную жидкость. То есть кость служит огромным резервуаром кальция.

Около 1 % кальция костей находится в надкостнице. Этот кальций может легко мигрировать во внеклеточную жидкость, поэтому его еще называют мобильным или легкообменивающимся пулом кальция.

Концентрация кальция во внеклеточной жидкости достаточно высока и составляет 70 % от количества кальция в плазме крови.

Мембрана клеток также содержит существенное количество связанного кальция. Очень небольшое количество кальция находится в эритроцитах.

Внутри клеток практически весь кальций (90-99 %) находится в клеточных органеллах (митохондриях, микросомах, эндоплазматическом ретикулуме). Небольшая часть кальция клеток связна с белками, органическими и неорганическими фосфатами.

Во внеклеточной жидкости содержится кальция в 5-10 тыс. раз больше, чем внутри клетки (кальций - основной внеклеточный ион). Но, несмотря на такой градиент концентрации, вход кальция в клетку резко ограничен.

Во внеклеточной жидкости кальций находится в преимущественно ионизированной (свободной) форме [2, 3].

В плазме крови кальций присутствует в 3 формах:

1. В комплексе с органическими и неорганическими кислотами.

2. В связанной с белками форме.

3. В свободном (ионизированном) виде.

Из всего кальция плазмы крови 6 % - это кальций в комплексе с цитратом, фосфатом и другими анионами. Остальные 94 % составляет примерно равное количество связанного с белком кальция и несвязанной ионизированной формы.

Содержание общего кальция в сыворотке крови составляет 2,225-2,75 мкмоль/л и удерживается чрезвычайно постоянным на этом уровне.

Концентрация ионизированного кальция равна 1,1—1,3 (1,2) мкмоль/л (4,8 мг/100 мл). Это биологически активная форма кальция, которая и осуществляет все физиологические эффекты в организме [2, 4, 11].

В плазме кальций связывается в основном с альбуминами, небольшая часть - с глобулинами. Связывание кальция с белками предупреждает эктопическую кальцификацию и образование осадка.

Связанный с белком кальций не проходит через клеточную мембрану.

С протеинами кальций связывается в соотношении 1 мг кальция на 1 г белка.

При нормальном рН крови протеины ведут себя как слабые кислоты. Когда рН снижается, протеины утрачивают свойства слабых кислот и освобождают связанный с ними кальций, следовательно, уровень ионизированного кальция повышается (понятие «коллоидально связанный с протеинами кальций»).

При недостаточности почек развивается ацидоз и выраженная гипокальциемия, однако тетании нет, т. к. при ацидозе увеличивается количество ионизированного (биологически активного) кальция.

Комплексно связанный кальций - неионизированный. Он существует в виде неионизированных солей плазмы: цитрата кальция (90 % связанного кальция), фосфата, сульфата кальция [2].

Паратгормон (ПТГ) повышает уровень цитрата кальция. Цитрат кальция фильтруется через клубочки почек, но не всасывается в канальцах.

Изменение концентрации плазменных белков (прежде всего альбуминов) вызывает соответствующие сдвиги общего кальция в плазме крови.

Гипоальбуминемия сопровождается падением общего кальция в плазме и наоборот.

Связывание кальция с белками зависит от рН крови:

1. Ацидоз способствует переходу кальция в ионизированную форму.

2. Алкалоз повышает связывание кальция с белками, и, следовательно, снижает концентрацию ионизированного кальция.

Регуляция обмена кальция подвергается исключительным нагрузкам, т. к. имеется очень большая разница между содержанием кальция в костях - 99 % от всего общего количества в организме (около 1 кг) и только 1 % (около 1,2 г) кальция во внеклеточной жидкости.

Такая же разница в соотношении кальция во вне- и внутриклеточной жидкости.

Таким образом, кальций образует в организме два неравных пула (фонда):

• кальций костей;

• кальций, растворенный в жидкостях или соединенный с белками жидкостей и тканей.

Между обоими фондами происходит постоянный обмен. За сутки под контролем

гормонов обменивается всего лишь 0,55 г (550 мг) кальция.

Уровень общего и ионизированного кальция в плазме крови и соответственно в клетках зависит от функционального состояния костного аппарата, тонкой кишки и почек [2, 4, 5].

Функционирование этих органов-мишеней, определяющих кальциевый баланс, контролируется главным образом тремя гормонами:

• ПТГ;

• кальцитриолом;

• кальцитонином.

От уровня этих гормонов в крови зависит, в конечном счете, характер и интенсивность обмена кальция, и поддержание кальциевого гомеостаза.

В свою очередь, концентрация ионов кальция оказывает регулирующее действие на уровень вышеуказанных гормонов.

Центральную роль в регуляции гомеостаза кальция в организме играет ПТГ. Он синтезируется и секретируется главными клетками околощитовидных желез (ОЩЖ), которые еще называют паратиреоцитами.

ПТГ - это одноцепочечный полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков. Синтезируется из молекул-предшественниц. Первой молекулой-предшественницей служит препропаратгормон (препро-ПТГ). От него отщепляется 25 аминокислотных остатков и образуется про-ПТГ - непосредственный предшественник ПТГ, от которого в свою очередь ферментативно отщемляется еще 6 аминокислот, и образуется конечный продукт - ПТГ [2, 4,

9].

Образовавшийся ПТГ может:

1. Накапливаться в секреторных пузырьках или гранулах.

2. Другая часть ПТГ сразу выделяется в кровь (особенно активно этот процесс идет при гипокальциемии!).

3. Часть ПТГ подвергается распаду до фрагментов, которые тоже секретируются в кровь.

Синтез и продукция ПТГ регулируется многими факторами через рецепторы

паратиреоцитов ОЩЖ. Но физиологически значимым фактором регуляции служит уровень общего и, особенно, ионизированного кальция в крови и во внеклеточной жидкости.

Снижение уровня кальция в крови (т. е. гипокальциемия) стимулирует секрецию ПТГ. Установлено, что при снижении концентрации общего кальция в сыворотке крови с 2,6-2,5 мкмоль/л до 2,25 мкмоль/л (нижняя граница нормы) происходит постепенное возрастание уровня ПТГ в плазме крови. При дальнейшем снижении уровня кальция уровень ПТГ резко повышается, достигая максимума при концентрации общего кальция в сыворотке крови 1,75 мкмоль/л.

Повышение уровня кальция в крови тормозит секрецию ПТГ в кровь.

Таким образом, в основе регуляции секреции ПТГ ионами кальция лежит классический механизм отрицательной обратной связи (feed-back). При снижении концентрации в крови кальций фильтруется через почечные клубочки, снова реабсорбируется проксимальными отделами канальцев почек, и уровень его в крови нормализуется. При повышении концентрации кальция снижается уровень ПТГ, следовательно, снижается реабсорбция кальция в проксимальных канальцах почек, увеличивается выведение кальция с мочой.

Тем не менее конкретные механизмы, определяющие стимуляцию или торможение секреции ПТГ низким или высоким содержанием ионов кальция, до конца не уточнены и продолжают изучаться [6, 8].

Считают, что главная роль в передаче информации о содержании ионов кальция во внеклеточной жидкости внутрь паратиреоцитов принадлежит ферменту Mg-зависимой аденилатциклазе.

Магнийзависимая аденилатциклаза при нормальном или повышенном содержании кальция в крови находится в заблокированном состоянии. Снижение концентрации кальция во внеклеточной жидкости снимает блок с Mg-аденилатциклазы, стимулирует синтез циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), аденозинтрифосфата (АТФ), приводя к повышению секреции ПТГ.

В обычных физиологических условиях большая часть синтезированного про-ПТГ (8090 %) быстро распадается. Выяснено, что при низких концентрациях кальция скорость процесса распада про-ПТГ снижается, следовательно, увеличивается возможность превращения про-ПТГ в активный ПТГ.

Таким образом, уровнем содержания кальция контролируется не синтез ПТГ, а процесс распада предшественника ПТГ. Контролируется та доля синтезированного ПТГ, которая

вступает на путь распада (по Теппермену) [2].

При низкой концентрации кальция в сыворотке распадается лишь 60 % наработанного ПТГ, а 40 % секретируется.

При длительном воздействии на паратиреоциты ОЩЖ очень низких концентраций кальция синтез и секреция ПТГ возрастают за счет стимуляции митоза клеток (их пролиферации) и увеличения их размеров. Как это происходит, точно неизвестно.

Повышенная концентрация кальция в сыворотке крови ведет к распаду более чем 80 % синтезированного гормона, так что для секреции остается только 20 % ПТГ.

Помимо кальция, на секреторную функцию паратиреоцитов оказывают влияние многие факторы, в том числе и ионы магния. Значение ионов магния для адекватной секреции ПТГ объясняется тем, что аденилатциклаза островков щитовидной железы требует их для своей работы.

Значительная гипомагниемия может грубо нарушить секрецию ПТГ и вызвать гипопаратиреоз. В то же время ионы магния в концентрациях, превышающих физиологические, могут, подобно избытку кальция, тормозить секрецию ПТГ.

У ПТГ (как и у кальцитонина) нет транспортных белков в крови. Поэтому период полужизни этих гормонов в плазме крови всего несколько минут (для ПТГ около 10 мин). Скорость метаболизма ПТГ на периферии в тканях (в частности, в печени) увеличивается при повышении концентрации ионов кальция в сыворотке крови [1, 2, 3, 6].

<< | >>
Источник: Всеволод Владимирович Скворцов, Александр Владимирович Тумаренко. Клиническая эндокринология. Краткий курс: СпецЛит; Санкт-Петербург; 2015. 2015

Еще по теме Распределение кальция в организме:

  1. ОТСЕКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СПЕЦИФИКУ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВА В ОРГАНИЗМЕ
  2. РОЛЬ ТКАНЕВЫХ БАРЬЕРОВ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЛЕКАРСТВ В ОРГАНИЗМЕ
  3. Кальций
  4. Механизм передачи сигналаю Кальций
  5. Химия лекарственных средств кальция
  6. CALCII FOLINAS КАЛЬЦИЯ ФОЛИНАТ
  7. CALCII CARBONAS КАЛЬЦИЯ КАРБОНАТ
  8. Антагонисты кальция
  9. NATRII CALCII EDETAS НАТРИЯ КАЛЬЦИЯ ЭДЕТАТ
  10. Общие рекомендации по лечению больных СД с АГ антагонистами кальция
  11. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИРА
  12. НОРМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
  13. ОБЪЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
  14. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
  15. Распределение и экскреция
  16. СУБКЛЕТОЧНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕКАРСТВ
  17. Распределение нейтрофилов
  18. 3. Распределение лиц групп а, по возрасту и полу